JP2000285843A - 真空予備室のベント方法および基板処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 リリーフ弁を用いなくてもベント時の真空予
備室の加圧を確実に防止することができ、しかも基板へ
のパーティクル付着を防止することができる真空予備室
のベント方法および基板処理装置を提供する。 【解決手段】 真空予備室の内外を仕切るフラップ弁４
を開閉する複動シリンダ３４を制御するシリンダ制御回
路４２ａに、中央位置で複動シリンダ３４のピストン３
６の両側の空気を排出するエキゾーストセンタ形の３位
置切換弁４８を用いている。そして、ベント弁１２の開
とほぼ同時にこの３位置切換弁４８を中央位置に切り換
えて、真空予備室のベントを行う。これによって、フラ
ップ弁４がリリーフ弁の機能を持つようになる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、例えばイオン注
入装置、薄膜形成装置等のように、真空中で基板をイオ
ンビーム等によって処理する基板処理装置を構成する真
空予備室に、ベントガスを導入して、当該真空予備室を
ベントする（即ち大気圧に戻す）ベント方法およびその
ようなベント方法を実施する基板処理装置に関し、より
具体的には、ベントガスによる真空予備室の加圧を防止
する手段の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】真空予備室（これはロードロック室とも
呼ばれる）は、真空（通常は高真空）に排気される処理
室を大気中に開放しないで基板の搬出入を行うために、
処理室と大気圧側との間に設けられるものであり、これ
を設けることによってスループットの向上等を図ること
ができる。

【０００３】このような真空予備室を備える基板処理装
置の一例を図３に示す。この装置は、基板（例えば半導
体ウェーハ）２２を処理する（例えばイオン注入を行
う）ための処理室１８の上部に、弁体を兼ねる昇降式の
基板支持台２０を介して、真空予備室２を隣接した構成
をしている。基板支持台２０は、昇降装置２８によっ
て、軸２４を介して、矢印Ｃのように昇降させられる。
２６は、真空シール機能を有する軸受部である。

【０００４】真空予備室２の側面部には、基板２２を大
気側との間で出し入れするための開口部３が設けられて
おり、その外側に、真空予備室２の内外を仕切る外開き
のフラップ弁４が設けられている。フラップ弁とは、片
開きの扉のように、弁体の一方端部にある回転軸６を中
心にして回動することによって開閉する弁を言う。真空
予備室２の天井部には、天井蓋８が設けられている。３
０〜３２は、真空シール用のパッキン（例えばＯリン
グ）である。

【０００５】フラップ弁４は、従来は図４に示すような
フラップ弁駆動装置によって開閉される。このフラップ
弁駆動装置は、この例では、フラップ弁４を開閉駆動す
る空気圧式の複動シリンダ３４と、この複動シリンダ３
４のピストン３６の矢印Ｂに示すような往復直線運動を
フラップ弁４の矢印Ａに示すような往復回転運動（開閉
運動）に変換するアーム４０と、複動シリンダ３４の動
きを制御するシリンダ制御回路４２とを備えている。

【０００６】シリンダ制御回路４２は、圧縮空気源４４
と、それからの圧縮空気を複動シリンダ３４のポートａ
側とｂ側とに切り換えて供給する２位置切換弁４６とを
備えている。この２位置切換弁４６を図のように閉側に
切り換えると、複動シリンダ３４の後方のポートａに圧
縮空気が供給され、ピストン３６が前方に移動し、フラ
ップ弁４が閉じられる。２位置切換弁４６を開側に切り
換えると、複動シリンダ３４の前方のポートｂに圧縮空
気が供給され、ピストン３６が後方に移動し、フラップ
弁４が開く。この状態で、例えば大気圧側の搬送ロボッ
ト（図示省略）によって、開いたフラップ弁４の部分を
通して、真空予備室２に基板２２の搬出入を行うことが
できる。

【０００７】真空予備室２は、基板支持台２０を昇降さ
せて基板２２を処理室１８との間で搬送する前に、排気
弁１０を介して真空排気装置（図示省略）によって真空
に排気される。また、フラップ弁４を開いて基板２２を
大気圧側との間で搬送する前に、ベント弁１２を開いて
ベントガス１４を導入してベントされる。

【０００８】このベント方法の従来例を図５をも参照し
て説明すると、排気弁１０を閉じた後、ベント弁１２を
開き（ステップ６０）、ベントガス１４を真空予備室２
に導入して大気圧に戻す。ベントガス１４は、例えば窒
素ガスであり、その圧力は幾分正圧（例えばゲージ圧で
０．５ｋｇ／ｃｍ² 程度）である。

【０００９】真空予備室２が大気圧になったか否かは、
真空予備室２に接続した大気圧センサー１６によって検
出され、その検出後（ステップ６１）、ベント弁１２を
閉じて（ステップ６２。但し、そうせずにベントガス１
４を流したままの場合もある）、フラップ弁４を開き
（ステップ６３）、基板２２を搬送する。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】上記のように大気圧セ
ンサー１６で真空予備室２が大気圧になったことを検出
する方法では、大気圧センサー１６の誤差によって、真
空予備室２が幾分真空状態で大気圧と検出される場合が
あり、その状態でフラップ弁４を開こうとしても、大気
がフラップ弁４を外から押す力（換言すれば真空でフラ
ップ弁４を吸引する力）の方が複動シリンダ３４の駆動
力よりも大きくてフラップ弁４が開かないことが起こる
ので、通常は、ベントガス１４で真空予備室２を少し加
圧状態にしてからフラップ弁４を開いている。

【００１１】ところが、真空予備室２のベント時に、大
気圧センサー１６や、ベントを制御する制御系に故障等
が発生し、全ての弁が閉じられているにも拘わらずベン
トガス１４が供給し続けられると、真空予備室２が過大
に加圧されて真空予備室２が破損する可能性がある。そ
の防止対策として、従来は、面積が大きくて圧力の影響
を受けやすい天井蓋８を、固定せずに自由にしておく
か、ばね（図示省略）によって弾性的に真空予備室２側
に押し付けておき、真空予備室２の圧力が一定以上にな
ると天井蓋８が持ち上げられて圧力が抜けるというリリ
ーフ機構を採用している。

【００１２】ところが、ベントガス１４が止まらない
と、天井蓋８は規定圧力になると浮き上がり、圧力が低
下すると下がるため、天井蓋８に振動が発生し、それに
よって天井蓋８とその対向面とが擦れてパーティクル
（ごみ）が発生する。天井蓋８は、基板２２の上部に位
置しているので、発生したパーティクルは下方の基板２
２に付着してその表面を汚染するという問題が発生す
る。近年は特に、半導体デバイスの高集積化・微細化が
進んでおり、このパーティクル付着の問題は深刻であ
る。

【００１３】天井蓋８をリリーフ機構として用いる代わ
りに、空気圧回路に用いられる通常のリリーフ弁（安全
弁）を使用する考えもあるけれども、リリーフ弁は本
来、圧力の高い領域で圧力逃がし用に使用される弁であ
って、真空領域で使用されるようにはできておらず、真
空予備室２に接続して真空側に引かれると、真空漏れを
起こしやすいという問題がある。

【００１４】そこでこの発明は、リリーフ弁を用いなく
てもベント時の真空予備室の加圧を確実に防止すること
ができ、しかも基板へのパーティクル付着を防止するこ
とができる真空予備室のベント方法およびそのようなベ
ント方法を実施する基板処理装置を提供することを主た
る目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】この発明に係るベント方
法は、前記シリンダ制御回路の切換弁に、中央位置で前
記複動シリンダのピストンの両側の空気を排出するエキ
ゾーストセンタ形の３位置切換弁を用い、前記ベント弁
の開とほぼ同時にこの３位置切換弁を中央位置に切り換
えて前記真空予備室のベントを行うことを特徴としてい
る。

【００１６】上記ベント方法によれば、３位置切換弁を
上記のように切り換えるので、真空予備室のベント開始
とほぼ同時に、複動シリンダおよびそれにつながるフラ
ップ弁は、自由に動き得る状態になる。但し、真空予備
室が真空の間は、フラップ弁は大気圧によって内向きに
押さえ付けられており、真空予備室のベントが進んで真
空予備室が大気圧になると、フラップ弁を軽く開くこと
ができる。

【００１７】この場合、ベント時に仮に大気圧センサー
の故障、誤差等によって、ベントガスが止まらなくて真
空予備室が加圧状態になろうとしても、そのベントガス
の圧力によってフラップ弁が自動的に押し開かれるの
で、その圧力を逃がすことができる。従って、リリーフ
弁を用いなくても、ベント時の真空予備室の加圧を確実
に防止することができる。

【００１８】しかも、フラップ弁は元々、開閉する目的
で作られているので、それがベント時に上記のようにし
て開いても、パーティクルの発生は殆ど無い。仮に、圧
力逃がし動作時にフラップ弁部でパーティクルが発生し
たとしても、フラップ弁は真空予備室の側面部に設けら
れていて真空予備室内の基板の上方には位置していない
ので、しかもベントガスの流れによってパーティクルは
外側に向けて流されるので、パーティクルが基板に付着
することを防止することができる。

【００１９】この発明に係る基板処理装置は、前記シリ
ンダ制御回路の切換弁に、中央位置で前記複動シリンダ
のピストンの両側の空気を排出するエキゾーストセンタ
形の３位置切換弁を用いており、かつ前記ベント弁の開
とほぼ同時にこの３位置切換弁を中央位置に切り換えて
前記真空予備室のベントを行う制御を司る制御回路を備
えていることを特徴としている。

【００２０】この基板処理装置によれば、上記ベント方
法を実施することができるので、上記ベント方法の効果
と同様の効果を奏する。

【００２１】

【発明の実施の形態】図１は、この発明に係るベント方
法を実施する基板処理装置のフラップ弁駆動装置の一例
を示す図である。図２は、この発明に係るベント方法の
一例を示すフローチャートである。図４および図５に示
した従来例と同一または相当する部分には同一符号を付
し、以下においては当該従来例との相違点を主に説明す
る。また、真空予備室を備える基板処理装置全体の構成
は、例えば図３と同様であるのでそれを参照するものと
し、ここでは重複説明を省略する。

【００２２】この例では、前記シリンダ制御回路４２に
相当するシリンダ制御回路４２ａの切換弁に、中央位置
で前記複動シリンダ３４のピストン３６の両側の空気を
排出する、いわゆるエキゾーストセンタ形の３位置切換
弁４８を用いている。この３位置切換弁４８は、この例
では電磁弁である。

【００２３】なお、シリンダ制御回路４２ａは、この例
では、前記圧縮空気源４４から供給される圧縮空気の圧
力を調節する圧力調整弁５０、複動シリンダ３４ひいて
はフラップ弁４の開閉動作のスピードを調整する流量調
整弁５２および５４を備えている。但しこれらは、この
発明の本質に影響するものではない。

【００２４】上記３位置切換弁４８の切り換え動作およ
び上記ベント弁１２の開閉動作は、即ち図２に示すよう
なベント方法は、この例では、制御回路５６による制御
によって行われる。この制御回路５６には、上記大気圧
センサー１６からの大気圧検出信号が供給される。

【００２５】上記真空予備室２のベント方法を主に図２
を参照して説明すると、まず従来例と同様に、排気弁１
０を閉じた後に、制御回路５６からベント弁１２へ開信
号を与えて、ベント弁１２を開いて真空予備室２にベン
トガス１４の導入を開始する（ステップ６０）。

【００２６】このベント弁１２の開とほぼ同時（同時を
含む）に、制御回路５６から３位置切換弁４８へ切換信
号を与えて、３位置切換弁４８を中央位置に切り換える
（ステップ６０ａ）。これによって、３位置切換弁４８
は開放されるので、複動シリンダ３４のピストン３６の
両側の空気はこの３位置切換弁４８から排出され（抜
け）、複動シリンダ３４のピストン３６およびそれにつ
ながるフラップ弁４は自由状態になる。即ち、フラップ
弁４がリリーフ弁の機能を持つようになる。なお、上記
切換信号は、上記ベント弁１２への開信号と同じもので
も良い。

【００２７】これ以降は、前述した図５のステップ６１
〜６３と同様であるので、重複説明を省略する。

【００２８】このベント方法によれば、３位置切換弁４
８を上記のように切り換えるので、真空予備室２のベン
ト開始とほぼ同時に、複動シリンダ３４およびそれにつ
ながるフラップ弁４は、自由に動き得る状態（自由状
態）になる。但し、真空予備室２が真空の間は、フラッ
プ弁４は大気圧によって内向きに押さえ付けられてお
り、真空予備室２のベントが進んで真空予備室２がほぼ
大気圧になって初めて、フラップ弁４を軽く（即ち小さ
い力で）開くことができる。

【００２９】この場合、ベント時に仮に大気圧センサー
１６の故障、誤差等によって、ベントガス１４が止まら
なくて真空予備室２が加圧状態になろうとしても、その
ベントガス１４の圧力によってフラップ弁４が自動的に
押し開かれるので、その圧力を逃がすことができる。従
って、従来例のようにリリーフ弁を用いなくても、ベン
ト時の真空予備室２の加圧を確実に防止することができ
る。

【００３０】その結果、天井蓋８を従来例のようにリリ
ーフ機構として用いる必要はなく、天井蓋８を真空予備
室２の上部に固定しておくことができる。かつ、従来例
のように、リリーフ弁の真空漏れ等の信頼性の問題も起
こらない。

【００３１】しかも、フラップ弁４は元々、開閉する目
的で作られているので、それがベント時に上記のように
して開いても、パーティクルの発生は殆ど無い。仮に、
圧力逃がし動作時にフラップ弁４の部分でパーティクル
が発生したとしても、フラップ弁４は真空予備室２の側
面部に設けられていて真空予備室２内の基板２２の上方
には位置していないので、しかもベントガス１４の流れ
によってパーティクルは外側に向けて押し流されるの
で、パーティクルが基板２２の表面に付着することを防
止することができる。

【００３２】更に、上記のように真空予備室２の加圧を
確実に防止することができると共に、基板２２へのパー
ティクル付着をも防止することができるので、真空予備
室２へ導入するベントガス１４の圧力を従来よりも高く
することが可能になる。例えば、ゲージ圧で従来の５倍
の２．５ｋｇ／ｃｍ² 程度にすることも可能である。そ
の結果、真空予備室２のベント時間の短縮ひいては基板
処理装置のスループット向上が可能になる。

【００３３】なお、複動シリンダ３４の直線運動をフラ
ップ弁４の開閉運動に変換する機構は、上記アーム４０
以外のもの、例えばラックとピニオンの組み合わせ等で
も良い。

【００３４】

【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、ベント
時に真空予備室が加圧状態になろうとしても、その圧力
によってフラップ弁が開いて圧力を逃がすことができる
ので、リリーフ弁を用いなくても、ベント時の真空予備
室の加圧を確実に防止することができる。

【００３５】しかも、フラップ弁から上記のようにして
圧力を逃がしても、パーティクルの発生は殆ど無く、仮
に発生したとしても、フラップ弁は基板の上方にはな
く、しかもベントガスによってパーティクルは外側に向
けて流されるので、パーティクルが基板に付着すること
を防止することができる。

【００３６】更に、上記のように真空予備室の加圧を確
実に防止することができると共に、基板へのパーティク
ル付着をも防止することができるので、真空予備室へ導
入するベントガスの圧力を従来よりも高くすることが可
能になり、その結果、真空予備室のベント時間の短縮ひ
いては装置のスループット向上が可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係るベント方法を実施する基板処理
装置のフラップ弁駆動装置の一例を示す図である。

【図２】この発明に係るベント方法の一例を示すフロー
チャートである。

【図３】真空予備室を備える基板処理装置の一例を示す
断面図である。

【図４】図２中のフラップ弁を開閉するフラップ弁駆動
装置の従来例を示す図である。

【図５】従来のベント方法の一例を示すフローチャート
である。

【符号の説明】

２ 真空予備室 ４ フラップ弁 １２ ベント弁 １４ ベントガス １６ 大気圧センサー ２２ 基板 ３４ 複動シリンダ ４２ａ シリンダ制御回路 ４４ 圧縮空気源 ４８ ３位置切換弁

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山本 喜之 京都府京都市右京区梅津高畝町47番地 日 新電機株式会社内 Ｆターム(参考） 5C001 AA02 BB03 CC07 5C033 KK01 KK09 5C034 CC07 CC09 CC16

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 真空に排気されることとベントガスを導
   入して大気圧にベントされることとが繰り返される真空
   予備室と、この真空予備室の側面部に設けられていて当
   該真空予備室の内外を仕切る外開きのフラップ弁と、こ
   のフラップ弁を開閉する複動シリンダと、この複動シリ
   ンダの動きを制御するものであって圧縮空気源および切
   換弁を有するシリンダ制御回路と、前記真空予備室に導
   入するベントガスの開閉を行うベント弁とを備える装置
   において、前記シリンダ制御回路の切換弁に、中央位置
   で前記複動シリンダのピストンの両側の空気を排出する
   エキゾーストセンタ形の３位置切換弁を用い、前記ベン
   ト弁の開とほぼ同時にこの３位置切換弁を中央位置に切
   り換えて前記真空予備室のベントを行うことを特徴とす
   る真空予備室のベント方法。
2. 【請求項２】 真空に排気されることとベントガスを導
   入して大気圧にベントされることとが繰り返される真空
   予備室と、この真空予備室の側面部に設けられていて当
   該真空予備室の内外を仕切る外開きのフラップ弁と、こ
   のフラップ弁を開閉する複動シリンダと、この複動シリ
   ンダの動きを制御するものであって圧縮空気源および切
   換弁を有するシリンダ制御回路と、前記真空予備室に導
   入するベントガスの開閉を行うベント弁とを備える装置
   において、前記シリンダ制御回路の切換弁に、中央位置
   で前記複動シリンダのピストンの両側の空気を排出する
   エキゾーストセンタ形の３位置切換弁を用いており、か
   つ前記ベント弁の開とほぼ同時にこの３位置切換弁を中
   央位置に切り換えて前記真空予備室のベントを行う制御
   を司る制御回路を備えていることを特徴とする基板処理
   装置。